Rôle du NO pour la masse musculaire?

[Nutrimuscle-Conseils]

Loss of melusin is a novel, neuronal NO synthase/FoxO3‐independent master switch of unloading‐induced muscle atrophy
Maurizio Vitadello Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 10 March 2020

Background
Unloading/disuse induces skeletal muscle atrophy in bedridden patients and aged people, who cannot prevent it by means of exercise. Because interventions against known atrophy initiators, such as oxidative stress and neuronal NO synthase (nNOS) redistribution, are only partially effective, we investigated the involvement of melusin, a muscle‐specific integrin‐associated protein and a recognized regulator of protein kinases and mechanotransduction in cardiomyocytes.

Methods
Muscle atrophy was induced in the rat soleus by tail suspension and in the human vastus lateralis by bed rest. Melusin expression was investigated at the protein and transcript level and after treatment of tail‐suspended rats with atrophy initiator inhibitors. Myofiber size, sarcolemmal nNOS activity, FoxO3 myonuclear localization, and myofiber carbonylation of the unloaded rat soleus were studied after in vivo melusin replacement by cDNA electroporation, and muscle force, myofiber size, and atrogene expression after adeno‐associated virus infection. In vivo interference of exogenous melusin with dominant‐negative kinases and other atrophy attenuators (Grp94 cDNA; 7‐nitroindazole) on size of unloaded rat myofibers was also explored.

Results
Unloading/disuse reduced muscle melusin protein levels to about 50%, already after 6 h in the tail‐suspended rat (P < 0.001), and to about 35% after 8 day bed rest in humans (P < 0.05). In the unloaded rat, melusin loss occurred despite of the maintenance of β1D integrin levels and was not abolished by treatments inhibiting mitochondrial oxidative stress, or nNOS activity and redistribution. Expression of exogenous melusin by cDNA transfection attenuated atrophy of 7 day unloaded rat myofibers (−31%), compared with controls (−48%, P = 0.001), without hampering the decrease in sarcolemmal nNOS activity and the increase in myonuclear FoxO3 and carbonylated myofibers. Infection with melusin‐expressing adeno‐associated virus ameliorated contractile properties of 7 day unloaded muscles (P ≤ 0.05) and relieved myofiber atrophy (−33%) by reducing Atrogin‐1 and MurF‐1 transcripts (P ≤ 0.002), despite of a two‐fold increase in FoxO3 protein levels (P = 0.03). Atrophy attenuation by exogenous melusin did not result from rescue of Akt, ERK, or focal adhesion kinase activity, because it persisted after co‐transfection with dominant‐negative kinase forms (P < 0.01). Conversely, melusin cDNA transfection, combined with 7‐nitroindazole treatment or with cDNA transfection of the nNOS‐interacting chaperone Grp94, abolished 7 day unloaded myofiber atrophy.

Conclusions
Disuse/unloading‐induced loss of melusin is an early event in muscle atrophy which occurs independently from mitochondrial oxidative stress, nNOS redistribution, and FoxO3 activation. Only preservation of melusin levels and sarcolemmal nNOS localization fully prevented muscle mass loss, demonstrating that both of them act as independent, but complementary, master switches of muscle disuse atrophy.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

La perte de mélusine est un nouvel interrupteur maître neuronal NO synthase / FoxO3 indépendant de l'atrophie musculaire induite par le déchargement
Maurizio Vitadello Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 10 mars 2020

Contexte
Le déchargement / la désuétude induit une atrophie des muscles squelettiques chez les patients alités et les personnes âgées, qui ne peuvent pas l'empêcher par l'exercice. Parce que les interventions contre les initiateurs d'atrophie connus, tels que le stress oxydatif et la redistribution neuronale de la NO synthase (nNOS), ne sont que partiellement efficaces, nous avons étudié l'implication de la mélusine, une protéine associée à l'intégrine spécifique au muscle et un régulateur reconnu des protéines kinases et de la mécanotransduction dans cardiomyocytes.

Les méthodes
L'atrophie musculaire a été induite dans le soléaire du rat par la suspension de la queue et dans le vastus lateralis humain par l'alitement. L'expression de la mélusine a été étudiée au niveau des protéines et des transcrits et après traitement des rats en suspension dans la queue avec des inhibiteurs d'initiation d'atrophie. La taille des myofibres, l'activité nNOS sarcolemmale, la localisation myonucléaire FoxO3 et la carbonylation des myofibres du soléaire de rat non chargé ont été étudiées après remplacement in vivo de la mélusine par électroporation d'ADNc, et force musculaire, taille des myofibres et expression atrogène après une infection par le virus adéno-associé. L'interférence in vivo de la mélusine exogène avec les kinases à dominante négative et d'autres atténuateurs d'atrophie (ADNc de Grp94; 7-nitroindazole) sur la taille des myofibres de rat non chargées a également été étudiée.

Résultats
Le déchargement / la désuétude a réduit les niveaux de protéines de mélusine musculaire à environ 50%, déjà après 6 h chez le rat à queue suspendue (P <0,001), et à environ 35% après 8 jours de repos au lit chez l'homme (P <0,05). Chez le rat déchargé, la perte de mélusine s'est produite malgré le maintien des niveaux d'intégrine β1D et n'a pas été abolie par les traitements inhibant le stress oxydatif mitochondrial, ou l'activité et la redistribution des nNOS. L'expression de mélusine exogène par transfection d'ADNc atténue l'atrophie des myofibres de rat non chargées à 7 jours (−31%), par rapport aux témoins (−48%, P = 0,001), sans entraver la diminution de l'activité sarcolemmale nNOS et l'augmentation de la FoxO3 myonucléaire et carbonylée myofibres. L'infection par le virus adéno-associé exprimant la mélusine a amélioré les propriétés contractiles des muscles non chargés de 7 jours (P ≤ 0,05) et soulagé l'atrophie des fibres myofibres (−33%) en réduisant les transcriptions Atrogin ‐ 1 et MurF ‐ 1 (P ≤ 0,002), malgré une multiplication par deux des niveaux de protéine FoxO3 (P = 0,03). L'atténuation de l'atrophie par la mélusine exogène ne résulte pas du sauvetage de l'activité de l'Akt, de l'ERK ou de l'adhésion focale kinase, car elle persiste après co-transfection avec des formes de kinase dominantes négatives (P <0,01). À l'inverse, la transfection d'ADNc de mélusine, combinée à un traitement au 7-nitroindazole ou à une transfection d'ADNc du chaperon interagissant avec le nNOS Grp94, a aboli l'atrophie des myofibres déchargée de 7 jours.

Conclusions
La perte de mélusine induite par la désuétude / le déchargement est un événement précoce de l'atrophie musculaire qui se produit indépendamment du stress oxydatif mitochondrial, de la redistribution du nNOS et de l'activation de FoxO3. Seule la préservation des niveaux de mélusine et la localisation sarcolemmale de nNOS ont complètement empêché la perte de masse musculaire, démontrant que les deux agissent comme des interrupteurs principaux indépendants, mais complémentaires, de l'atrophie de la perte musculaire.